Nobel per la Fisica a Francis Halzen per aver rilevato i neutrini con l'enorme IceCube immerso nel ghiaccio antartico

È appena di ieri, 6 ottobre 2026, la notizia del conferimento da parte dell'Accademia Reale delle Scienze di Svezia, del Premio Nobel per la Fisica 2026 al belga Francis Halzen.

Halzen, professore presso l'Università del Wisconsin-Madison e direttore del progetto IceCube, oltre al prestigioso riconoscimento, riceverà presto anche un premio di 12 milioni di corone svedesi (circa 1,2 milioni di dollari).

IceCube è il frutto di una visione pionieristica nata alla fine degli anni '80, che ha portato alla realizzazione di un enorme e originalissimo rivelatore di neutrini astrofisici ad alta energia nelle profondità del ghiaccio antartico.

Una trappola di ghiaccio per le particelle più sfuggenti

I neutrini sono tra le entità più sfuggenti dell'universo. Non essendo dotati di carica elettrica e avendo una massa infinitesimale, i neutrini riescono ad attraversare la materia indisturbati, senza risentire dei campi magnetici, viaggiando in linea retta distanze enormi, dalle regioni più estreme e remote dello spazio.

Proprio per questa loro scarsissima interazione, dopo alcune sperimentazioni, una collaborazione internazionale, guidata dagli Stati Uniti con la National Science Foundation, ha preso la visione di Halzen e le ha dato corpo con un progetto da 279 milioni di dollari. Nel 2010 il progetto ha portato alla nascita di un'opera che potremmo tranquillamente definire titanica, con la realizzazione di uno strumento di 1 km³ nel ghiaccio antartico.

Un colosso tecnologico fuso nelle profondità glaciali

Per scavare nel cuore dell'inlandsis antartico sono servite trivelle speciali, diverse dalle trivelle meccaniche convenzionali. Si è trattato di sonde a getto d'acqua calda ad altissima pressione, capaci di fondere una colonna di ghiaccio profonda oltre 2 km. L'operazione di fusione è stata seguita immediatamente dall'immersione di 86 cavi entro 15 ore, per evitare che l'acqua si ricongelasse.

I cavi, equipaggiati con 5.160 moduli ottici digitali, collocati tra 1.450 e 2.450 metri di profondità, hanno il compito di scandagliare questo chilometro cubico di ghiaccio purissimo, situato a quasi un chilometro e mezzo di profondità.

Là sotto, dove le temperature si mantengono stabili tra -20°C e -50°C, la pressione ha eliminato ogni bolla d'aria. La limpidezza del ghiaccio profondo è sbalorditiva, tanto che la lunghezza di assorbimento della luce blu supera i 150-200 metri, una trasparenza persino superiore a quella dell'acqua purificata in laboratorio.

Che cosa e come è stato rilevato nelle profondità antartiche?

IceCube ha sfruttato una rara e particolare interazione dei neutrini con il ghiaccio. Quando un neutrino ad alta energia, proveniente dal cosmo, urta il nucleo di un atomo di ghiaccio nelle profondità antartiche, l'impatto può generare delle particelle secondarie cariche, come i muoni.

Queste particelle secondarie vengono talmente accelerate dall'urto da riuscire a muoversi a velocità maggiori di quella della luce in quello specifico mezzo, il ghiaccio (comunque, più lente della velocità della luce nel vuoto). Quando si verifica questo fenomeno, le particelle producono un'onda d'urto elettromagnetica che si manifesta con un inconfondibile cono di luce bluastra, che prende il nome di radiazione di Cherenkov. Un po' come accade per gli aerei che superano la velocità del suono con il boom sonico.

I 5.000 moduli ottici distribuiti in quel km³ di ghiaccio fungono da fotocamere ultrasensibili, calibrate per registrare, nel buio totale, intensità, tempistica e geometria di questo lampo azzurro.

La bussola cosmica e la svolta del 2017

L'IceCube registra continuamente milioni di particelle secondarie, ma i neutrini cosmici ad altissima energia intercettati sono rari. Perciò, la precisione dello strumento serve a registrare con accuratezza nanometrica le caratteristiche della rilevazione, ricostruendone l'esatta traiettoria geometrica ed individuandone anche la provenienza. In questo modo, studiando le caratteristiche del segnale, si è in grado di selezionare i segnali rilevatori caratteristici dei neutrini.

Il 22 settembre 2017, un evento catalogato come IceCube 170922A è stato identificato come prodotto da un neutrino. Il lancio immediato di un allarme globale ai telescopi astronomici e ai telescopi spaziali a raggi gamma di tutto il mondo ha permesso di puntare nella stessa direzione del cielo, identificando la sorgente nel blazar TXS 0506+056, un buco nero supermassiccio al centro di una galassia distante 4 miliardi di anni luce.

Questi grandi mastodontici buchi neri, hanno la capacità di accelerare particelle ad altissima energia in una direzione precisa e sono tra i corpi celesti sorgente di raggi cosmici più potenti dell'Universo.

Materia oscura e orizzonti futuri

Insieme ad altri esperimenti, l'IceCube è in prima linea nella caccia alla materia oscura. Per fare questo è stata potenziata la parte centrale dell'osservatorio. L'esperimento opera in parallelo con altri rilevatori come il siberiano Baikal GVD e il KM3NET situato negli abissi del Mediterraneo. Inoltre, con l'IceCube-Gen2 verrà decuplicato il volume dello strumento, aggiungendo un vasto reticolo di antenne radio su 500 km² di ghiaccio. Presto avremo una schiera di strumenti situati nelle profondità terrestri, nelle calotte polari e negli abissi marini, per cercare di svelare uno dei misteri più importanti del cosmo: la materia oscura.